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發布時間:2022-02-19 發布:東莞市泓聯精密工業有限公司
在Type C剛出來的時候,當時有一媒體也曾廣泛報道了的“Benson Leung saga”事件。因為錯誤連接了USB Type-C線纜,Google工程師Leung最終毀掉了800美元的Chromebook Pixel筆記本電腦,隨著如今Type C連接器廠商越來越來,競爭相當激烈,各種不符合協議規范要求的連接器也在出貨中,有眾多品質隱患,今天我們從PIN腳定義開始來聊聊Type C連接器中的電阻及電容選擇。
科普:TYPE C連接器的PIN腳定義
24P USB-TypeC 引腳定義
USB 2.0差分信號只會連接其中一邊。因USB Type-c 插頭 無B6、B7
16P USB-TypeC 引腳定義
24Pin全功能的TypeC好用是好用,但接口的采購成本比較高。況且小家電使用的MCU就沒有USB3.0,USB2.0就足夠一般設備的使用,于是就有了16Pin的TypeC。
16Pin TypeC在24Pin的基礎上閹割了USB3.0的TX1/2、RX1/2,保留了SBU1/2、CC1/2、USB2.0的D+D-,除了沒有USB3.0/3.1高速傳輸外,其他別無二致,同樣支持 PD快充、音頻設備、HDMI傳輸、調試模式等功能。
12P USB-TypeC 引腳定義
16Pin一般為連接器廠家封裝的正式名稱,而其實日常生活中習慣稱呼為12Pin。這是因為接口設計時,將TypeC母座兩端的兩個Vbus和GND出線都并攏了起來,實際是16條出線,但焊接的焊盤只要12個。
6P USB-TypeC 引腳定義
對于玩具、電動牙刷等眾多日常生活用品,產品定位上沒有USB通信的需求,只需要USB取電充電。那么連USB2.0都可以省掉了。6Pin TypeC正式出道。
6Pin TypeC僅僅保留Vbus、GND、CC1、CC2。接口兩側對稱分布著兩組GND、Vbus,使得防反插功能保留,粗線也讓其更為方便的傳輸大電流。CC1、CC2用于PD設備識別,承載USB-PD的通信,以向供電端請求電源供給。在傳輸電力的同時,USB數據傳輸不會受到影響。
科普:什么是協議中的上拉電阻,下拉電阻
電阻在電路中起限制電流的作用。上拉電阻和下拉電阻是經常提到也是經常用到的電阻。在每個系統的設計中都用到了大量的上拉電阻和下拉電阻。簡單概括為:電源到器件引腳上的電阻叫上拉電阻,作用是平時使該引腳為高電平,地到器件引腳上的電阻叫下拉電阻,作用是平時使該引腳為低電平。低電平在IC內部與GND相連接;高電平在IC內部與超大電阻相連接。上拉就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平,電阻同時起限流作用,下拉同理。對于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路,其提升電流和電壓的能力是有限的,上拉和下拉電阻的主要功能是為集電極開路輸出型電路提供輸出電流通道。上拉是對器件注入電流,下拉是輸出電流;強弱只是上拉或下拉電阻的阻值不同,沒有什么嚴格區分。當IC的I/O端口,節點為高電平時,節點處和GND之間的阻抗很大,可以理解為無窮大,這個時候通過上拉電阻(如4.7K歐,10K歐電阻)接到VCC上,上拉電阻的分壓幾乎可以忽略不計;當I/O端口節點需要為低電平時,直接接GND就可以了,這個時候VCC與GND是通過剛才的上拉電阻(如4.7K歐,10K歐電阻)連接的,通過的電流很小,可以忽略不計。
上拉電阻,下拉電阻的作用簡述
1、提高電壓準位
當TTL電路驅動CMOS電路時,如果TTL電路輸出的高電平低于CMOS電路的最低高電平,這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值;OC門電路必須加上拉電阻,以提高輸出的高電平值。
2、加大輸出引腳的驅動能力
有的單片機引腳上也常使用上拉電阻。
3、N/A引腳(沒有連接的引腳)防靜電、防干擾;
在CMOS芯片上,為了防止靜電造成損壞,不用的引腳不能懸空,一般接上拉電阻降低輸入阻抗,提供泄荷通路。同時引腳懸空就比較容易接收外界的電磁干擾。
4、電阻匹配
抑制反射波干擾,長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾,加上下拉電阻使電阻匹配,能有效的抑制反射波干擾。
5、預設空間狀態/默認電位
在一些CMOS輸入端接上拉或下拉電阻是為了預設默認電位。當不用這些引腳時,這些輸入端下拉接低電平或上拉接高電平。在I2C等總線上空閑時的狀態是由上下拉電阻獲得的。
6、提高芯片輸入信號的噪聲容限
輸入端如果是高阻狀態,或高阻抗輸入端處于懸空狀態,此時需要加上拉或下拉電阻,以免受到隨機電平的影響,進而影響電路工作。同樣,如果輸出端處于被動狀態,需要加上拉或下拉電阻,如輸出端僅僅是一個三極管的集電極,從而提高芯片輸入信號的噪聲容限,增強抗干擾能力。
協會如何定義使用相關電阻
大家最早認識快充應該是從高通CPU的QC開始的。通過提高輸電電壓,來提高輸送功率。但QC協議中,通信使用的是USB的DP、DM,這就導致充電的時候會對USB通信造成影響。 而USB-PD對電源設備的識別依靠CC1、CC2引腳,避免了QC標準與DP、DM的沖突。使得USB-PD在傳輸電力的同時,數據傳輸不會受到影響,由于 USB-PD 的輸電與CC1、CC2引腳密切相關,小家電這些無內置PD協議芯片的小產品,如果想從 USB-PD 供給端取電,需要在 CC1、CC2引腳配置Ra/Rd下拉電阻,無下拉電阻則會影響受電。
Type-C有 1.5A 和 3A 兩種目前最常見的電流模式,其主要取決于DFP的輸出能力。DFP通過CC引腳上的電壓告知UFP供電能力。UFP端的下拉電阻Rd=5.1K,DFP就可以通過其上拉電阻或者電流源在CC引腳上產生電壓
Type-C協議規范給出了不同輸出模式下上拉電阻或電流源的規格,簡單的說就是如果56K電阻意味著默認給USB3.0的電流是5V,900ma左右,如果10K電阻意味著默認給你5V,3A,如果你的是小電流的電氣,用10K電阻,這個時候就會被無情的擊穿,現在市場上大多數這個電阻用在USB-A到USB-C的轉接線中。比如你的手機是C接口的,通過這個電纜連接到筆記本的USB-A接口上充電。這個56k電阻告訴手機這是一個傳統的USB接口,必須按照協議進行協商來決定輸出電流,特別是針對傳統的只能輸出500mA電流的USB接口。協商以后,會按照USB主機端接口的輸出能力給手機充電。如果這個電阻不正確,或者說一些不好的電纜,會使用3A的電流,告訴手機從主機那邊獲取3A的電流,這樣子的話,會對USB-A那邊造成很大影響,燒毀?著火?那就得看主機端設計的情況了,所以usb type c電路中加合理規格的電容可以穩定電路,防止主芯片被大電流擊穿。
舉例來說,當DFP給CC引腳提供330uA的電流時,CC引腳上電壓則為330uA * 5.1kOhms = 1.683V。根據下表,DFP則被識別為vRd-3.0標準。當DFP用10k電阻把CC引腳上拉至4.75~5.5V時,CC引腳上的電壓則為1.688V,DFP也會被識別為vRd-3.0標準。
如上面圖的引腳定義,我們知道,不管是多少PIN位,Type-C電纜上都一共有兩個CC引腳,如果其中一個用來識別DFP與UFP,那么另外一個就可以用來作為VCONN為主動電纜提供電源。當DFP檢測到下拉電阻為Ra=800~1200Ohms時,這個CC引腳將切換至VCONN對外輸出4.75~5.5V,功率最大1W。精確的功耗、多功能信號和堅固耐用的設計是選擇USB Type-C附件的關鍵考慮因素;設計不佳的USB Type-C線纜、連接器和其他附件可能會對其所服務的硬件造成永久性損壞。因此,Type C 線纜(每端都配有Type C 連接器)符合嚴格的質量標準是非常必要的,下面是我們建議的電阻電容配置,僅供參考交流學習。
序號 | 規格描述 | 電阻電容選配建議 |
1 | USB 2.0 CM TO CM | 空板(不需要接電容,電阻) |
2 | USB 2.0 CM TO AM | 正極與A5接56KQ電阻 |
3 | USB 2.0 CM TO MICRO 5P/F | 正極與A5接56KQ電阻 |
4 | USB 2.0 CM TO BM | 負極與A5接5.1KQ |
5 | USB 2.0 CM TO MINI 5P/M | 負極與A5接5.1KQ |
6 | USB 2.0 CM TO MICRO BM | 負極與A5接5.1KQ |
7 | USB2.0 CM TO AF | 負極與A5接5.1KQ |
8 | USB2.0 CM TO LIGHTNING | 負極與A5接5.1KQ |
9 | USB 3.1 CM TO CM (帶E-MARK) | 接點多接B5PIN |
10 | USB 3.1 CM TO CM (不帶E-MARK) | 正負極間接lOnf電容 |
11 | USB 3.1 CM TO AM | 正極與A5接56KQ電阻,正負極間接lOnf電容 |
12 | USB 3.1 CM TO BM | 負極與A5接5.1KQ電阻,正負極間接lOnf電容 |
13 | USB 3.1 CM TO MICRO BM | 負極與A5接5.1KQ電阻,正負極間接lOnf電容 |
14 | USB3.1 CM TO AF | 負極與A5接5.1KQ電阻,正負極間接lOnf電容 |